烯烃分离技术

低压乙烯精馏:塔操作压力一般为0.5～ 0.8MPa（G），塔顶冷凝温度为-50～-60℃。 采用开式热泵系统时，如采用后加氢脱炔工 艺，一般需设置第二脱甲烷塔，否则，氢和 甲烷等轻组分进入乙烯精馏塔后，可能在乙 烯制冷系统中积累而导致乙烯压缩机超压。 除需严格控制脱甲烷塔塔釜甲烷含量之外， 应在脱炔后设置一定的轻组分脱除设施，以 避免轻组分带入乙烯精馏系统后在乙烯制冷 系统积累。
脱甲烷塔系统有多种分离方案，前冷高 压脱甲烷，后冷高压脱甲烷，带膨胀机-燃料 气压缩机系统的前冷高压脱甲烷，中压脱甲 烷，前冷低压脱甲烷工艺等。前冷低压脱甲 烷：
干燥后的工艺气经乙烯冷剂冷却到-72℃， 进脱甲烷塔进料罐，分离出的液体进脱甲烷塔， 分离出的气体经冷箱和乙烯冷剂冷却冷凝到-99 ℃，进脱甲烷塔NO.2进料罐，分离出的液体进脱 甲烷塔作为第三股进料；分离出的气体经冷箱和 甲烷冷剂冷却到-129 ℃，进脱甲烷塔NO.3进料罐， 液体进脱甲烷塔作为第四股进料，气相则通过压 力来控制乙烯损失，分离出的气体经冷箱冷却到 -167 ℃，进甲烷/氢分离罐，液体甲烷经节流膨 胀为冷箱的诸多换热器提供冷量后，送往燃料气 系统。甲烷/氢分离罐罐顶分离出高纯度的氢气， 经冷箱回收冷量后进甲烷化系统。
结束
从冷箱系统来的进料在脱甲烷塔中进行 甲烷的分离。塔顶气体进入甲烷制冷压缩机 系统，经换热、压缩、冷却冷凝后进入脱甲 烷塔回流罐，回流罐中的液体作为脱甲烷塔 的回流与脱甲烷塔回流罐顶部气体、脱甲烷 塔塔顶气体的另一股合并后进入冷箱系统,回 收冷量后汇入燃料气系统。脱甲烷塔塔釜液 经塔釜出料泵加压后作为脱乙烷塔的进料。
高压乙烯精馏：塔操作压力一般为1.9～ 2.3MPa（G），相应塔顶温度为-23～-35℃， 塔顶冷凝器使用丙烯冷剂即可。一般均不设 置第二脱甲烷塔。此时，多在乙烯精馏塔侧 线采出乙烯产品，塔顶采出含氢、甲烷的不 凝气返回。
由于乙烯精馏塔操作温度较低，回流比较 大，因此由再沸器和中间再沸器可回收相当的冷 量。乙烯对乙烷的相对挥发度随压力的降低而升 高，在相同压力下，乙烯对乙烷的相对挥发度将 随温度的升高而升高，随乙烯浓度的增加而下降。 因此，随着操作压力的下降，在相同回流比之下 所需理论塔板数降低，在相同塔板数之下所需回 流比下降，但塔顶冷凝温度也随之下降。所以， 低压乙烯精馏过程虽然降低了回流比而节省了冷 冻功耗，但由于压缩功耗的增加，其总功耗仍比 高压乙烯精馏过程的总功耗高。
在乙炔加氢过程中，可根据进料中乙炔 浓度的高低，选择一段加氢或二段加氢。一 般来说，反应器进口物料中乙炔浓度较高， 采用两段或三段加氢，以降低反应器床层温 升，一般设有一至两个备用床。分段加氢可 以严格控制各段的氢炔比，减少过剩氢对催 化剂选择性的影响。
乙烯精馏
乙烯精馏塔塔顶冷凝器是丙烯制冷系统 的最大用户，当采用低压乙烯精馏工艺时， 一般均与开式热泵系统组合使用。采用开式 热泵的低压乙烯精馏法，不需设塔顶冷凝器 和回流罐，但该流程较复杂，操作难度较大。 此工艺在顺序分离流程中应用并不多，而在 前脱丙烷前加氢工艺中应用较为广泛。
最近KBR公司开发了脱乙烷新技பைடு நூலகம்并已 申请专利。在脱乙烷塔顶再加高一段，原脱 乙烷塔塔顶的C2’S继续在增高的塔段内分 馏，使塔顶可以得到聚合级乙烯产品。据介 绍，对一个600kt/a的乙烯装置，使用该技术 可以使丙烯压缩机和乙烯压缩机节省功率 2200kW。由于脱乙烷塔采出了30%的乙烯， 使乙烯塔系统相应降低了负荷，减少了设备 尺寸和投资。
甲烷化反应系统
甲烷氢分离罐顶的粗氢中含有少量的CO， CO对碳二、碳三加氢反应的催化剂活性有抑 制作用，故必须将粗氢中的CO通过甲烷化反 应除掉。粗氢经加热至反应温度后，进入甲 烷化反应器，在镍系催化剂的作用下，CO及 少量CO2与H2反应生成甲烷和水（放热）。
碳二系统
顺序分离的乙炔加氢均指后加氢。在后 加氢工艺中，又分为全馏分加氢和产品加氢 两种。全馏分加氢是指来自脱乙烷塔顶的碳 二馏分全部进入碳二加氢反应器；产品加氢 是指除去回流之外，将脱乙烷塔回流罐采出 的产品进行加氢。(前脱丙烷多为前加氢)
冷箱∕脱甲烷塔系统
在脱甲烷塔系统设置了冷箱是为尽量多 地回收冷量。在实际生产装置中，脱甲烷塔 系统分为前冷和后冷两种流程。前冷是指工 艺气经冷箱分离出氢气后再进入脱甲烷塔， 也称前脱氢；后冷是指裂解气经脱甲烷塔分 离出甲烷、氢气后，甲烷、氢气再进入冷箱 进一步分离出80%(体积分数)纯度以上的氢气， 又称后脱氢。
MAPD加氢时，会有少量甲烷和过剩氢 气存在，影响丙烯产品质量；可以单独设置 甲烷汽提塔，也可以在丙烯精馏塔顶部设置 汽提段，以脱除甲烷/氢气。
甲烷汽提
1）占地少，流程简单易操作。 2）节省了相关的大部分投资。 3）恒压沸腾系统确保催化区温度控制的精确度。 4）较低的反应温度和等温条件提高了加氢选择 性，绿油生成量明显减少，从而减少了产量损失。 5）回流的冲洗作用减少了低聚物的形成，使重 组分能及时离开催化区，延长催化剂的使用寿命。
烯烃分离技术
顺序流程： 在国内乙烯装置中，采用鲁姆斯顺序分离流程的较多。 顺序分离流程技术较成熟，运转平稳可靠，不同工艺气分离 适应性较好；但其流程长，冷量消耗和压缩机循环量都较大， 能耗消耗偏高；乙烯回收率为95%～97%，较前脱丙烷与前 脱乙烷流程低。 干燥后的工艺气进入冷箱系统，分离出氢气后进入脱 甲烷塔，由脱甲烷塔塔顶分离出甲烷和氢，釜液送至脱乙烷 塔，由脱乙烷塔塔顶分离出碳二馏分，塔釜液送至脱丙烷 塔……依此各组分按碳一、碳二、碳三……的顺序先后分离， 最终由乙烯精馏塔、丙烯精馏塔、脱丁烷塔分别得到乙烯、 乙烷、丙烯、丙烷、混合碳四、碳五等主副产品。